KR20100039206A - Heat exchanger with improved efficiency thereof - Google Patents

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KR20100039206A
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Abstract

PURPOSE: A heat-exchanging tank with an improved heat-exchanging efficiency is provided to use the heat-exchanging tank as a refrigerator or a heating cabinet by reducing heat loss. CONSTITUTION: A heat-exchanging tank with an improved heat-exchanging efficiency comprises a heat medium circulating container(10), a pipe, and a target container(20). The pipe is formed on the surface of the heat medium circulating container. An inlet and an outlet are formed in both ends of the pipe, respectively. A heat medium passes through the pipe. The target container is inserted into the heat medium circulating container, and forms a heat medium passage inside the pipe. A sealing member is formed between the heat medium circulating container and the target container.

Description

열교환 효율을 증대시킨 구조를 갖는 열교환 탱크{Heat Exchanger with Improved Efficiency Thereof} Heat Exchanger with Improved Efficiency Thereof

본 발명은 열교환 탱크에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 용기의 내부 온도를 고온 또는 저온으로 유지시키기 위한 열매체와의 접촉 면적을 증대시킨 구조를 가짐으로써 열교환 효율을 증대시키며, 아울러 냉장고 또는 온장고로도 사용할 수 있는 열교환 탱크에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchange tank. More specifically, the present invention relates to a heat exchange tank that increases heat exchange efficiency by increasing the contact area with a heat medium for maintaining the internal temperature of the container at a high or low temperature, and can also be used as a refrigerator or a warmer. .

일반적으로 간이 냉장고나 보온통에는 열교환 기술이 응용된다. 열교환 기술이란 온도차가 나는 열매체와 대상 물체의 두 가지 물질(주로 유체)을 직접적 또는 간접적으로 접촉시켜 열전달 현상 및 열평형 현상을 이용하여 소정의 온도로 유지시키기 위한 기술을 말한다.In general, heat exchange technology is applied to a simple refrigerator or a thermos. The heat exchange technology refers to a technology for maintaining a predetermined temperature by using a heat transfer phenomenon and a heat balance phenomenon by directly or indirectly contacting two materials (mainly fluids) of a heat medium having a temperature difference and an object.

이러한 열교환 기술은 산업용, 가정용 냉동, 보온 또는 가열기기에 널리 응용되고 있는데, 본 발명은 간이 냉장고 또는 소정의 보온 및 가열통으로 사용될 수 있는 열교환 탱크에 관한 것이다.This heat exchange technology is widely used in industrial, domestic refrigeration, warming or heating apparatus, the present invention relates to a heat exchange tank that can be used as a simple refrigerator or a predetermined heat and heating barrel.

종래의 열교환 탱크의 개략적인 구조를 도 1에 도시하고 있다. 도 1에 도시 된 바와 같이, 냉각 또는 가열시킬 대상 물체를 담아 놓기 위한 대상 용기(100)의 주변에 호스(101)를 둘러놓은 구조를 갖고 있다. 대상 용기(100)와 호스(101)는 열전도율이 좋은 물질로 한다. 호스(101)의 내부로 대상 물체보다 상대적으로 저온 또는 고온인 열매체를 주입 및 순환시켜, 대상 용기(100)의 내부를 저온 또는 고온의 소정 온도로 변화시킨다.A schematic structure of a conventional heat exchange tank is shown in FIG. As shown in FIG. 1, the hose 101 is enclosed around the object container 100 for containing the object to be cooled or heated. The target container 100 and the hose 101 are made of a material having good thermal conductivity. The heat medium having a relatively lower temperature or higher temperature than the object is injected into the hose 101 and circulated to change the inside of the object container 100 to a predetermined temperature of low temperature or high temperature.

도 2는 도 1의 A 부분에 대한 단면도이다. 열매체가 호스(101) 내부를 순환할 때, 열매체가 가지고 있는 열은 호스(101) 표면과 대상용기(100)의 표면을 열전도의 방식으로 통과하여 대상 용기(101)의 내부 온도를 변화시키는 것이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of portion A of FIG. 1. When the heat medium circulates inside the hose 101, the heat possessed by the heat medium is to change the internal temperature of the object container 101 by passing the surface of the hose 101 and the surface of the object container 100 in a thermally conductive manner. .

이러한 종래의 열교환 탱크(이하 '종래기술 1')는 (1) 열전도시 열이 호스(101) 자체의 표면과 대상 용기(100)의 표면을 통과하여야 하기 때문에 열전도 거리 및 시간이 증대되어 전도 효율이 떨어지게 되고, (2) 도 2에서 보는 바와 같이, 호스(101)와 대상 용기(100)가 접촉하는 면적이 매우 작기 때문에 그로 인한 열전도 효율이 매우 떨어지게 되는 문제점이 있다.The conventional heat exchange tank (hereinafter referred to as 'prior art 1') has (1) heat conduction distance and time because heat transfer heat must pass through the surface of the hose 101 itself and the surface of the target container 100, thereby increasing conduction efficiency. (2) As shown in FIG. 2, since the area where the hose 101 and the target container 100 contact each other is very small, there is a problem that the thermal conductivity efficiency is very low.

한편, 대한민국특허공개 제2004-69476호에 개시된 발명(이하 '종래기술 2')은 두 개의 전열금속체(30, 32) 사이에 냉매 유로(36)가 형성될 부위 이외에 접착재(40)를 도포한 후 두 개의 전열금속체(30, 32)를 부착하고, 상기 접착재(40)에 의해 부착되지 않는 부위 사이에 고압 공기를 주입하면, 접착재(40)에 의해 부착되지 않는 부위가 확장되면서 냉매 유로(36)가 형성되는 열교환기 구조에 대하여 개시하고 있다.On the other hand, the invention disclosed in the Republic of Korea Patent Publication No. 2004-69476 (hereinafter 'Prior Art 2') is applied to the adhesive material 40 in addition to the portion where the coolant flow path 36 is formed between the two heat transfer metal body (30, 32) After attaching the two heat transfer metal bodies 30 and 32 and injecting high pressure air between the portions not attached by the adhesive material 40, the portions not attached by the adhesive material 40 are expanded and the refrigerant flow path is expanded. A heat exchanger structure in which 36 is formed is disclosed.

그러나 종래기술 2의 경우에, 외부 전열 금속체(32)와 내부 전열 금속체(30) 가 접착재(40)를 이용하여 부착되어 있고, 접착재가 부착되지 않는 부위에 고압공기를 불어 넣어 냉매유로(36)를 형성하도록 하고 있어 고압 공기에 의한 확장정도가 불균일하여 냉매유로(36) 일측에서 압력강하 또는 냉매막힘 현상 등이 생기는 문제점이 발생한다. However, in the case of the prior art 2, the outer heat transfer metal body 32 and the inner heat transfer metal body 30 are attached using the adhesive material 40, and high-pressure air is blown to a portion where the adhesive material is not attached to the refrigerant flow path ( 36) is formed, the degree of expansion by the high-pressure air is non-uniform, causing a pressure drop or clogging of the refrigerant on one side of the refrigerant passage 36.

또한, 종래기술 2는 직냉식 냉장고로 설계되어 있어 냉매 대신 가열된 열매체를 사용할 수 없다. 온장고로 사용하기 위해 고온의 열매체를 사용하는 경우 접착제 부위에 습기 등이 침투하게 되고, 이 습기 등이 온도변화에 따라 팽창과 수축을 반복하게 되면 접착재의 접착력이 저하되어 밀폐된 부분을 벌어놓는 크랙 현상이 발생하는 문제점이 있다.In addition, the prior art 2 is designed as a direct cooling refrigerator, it is not possible to use a heated heat medium instead of a refrigerant. In case of using high temperature heating medium for use as a warmer, moisture penetrates into the adhesive part, and when this moisture and so on repeats expansion and contraction according to the temperature change, the adhesive force of the adhesive material decreases and the crack which opens the sealed part There is a problem that occurs.

이에 본 발명자는 종래의 열교환 탱크의 열효율이 떨어지는 구조적인 문제점을 개선함과 동시에 냉장고 및 온장고로 동시에 사용할 수 있는 새로운 구조를 갖는 열교환 탱크를 제안하고자 한다.Accordingly, the present inventors propose a heat exchange tank having a new structure that can be used simultaneously as a refrigerator and a warmer while improving a structural problem in which thermal efficiency of the conventional heat exchange tank is inferior.

본 발명의 목적은 열매체의 열을 대상 물체로 전달하는 과정에서 열손실이 보다 적고 열전도 효율이 좋은 열교환 탱크를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a heat exchange tank having less heat loss and good heat conduction efficiency in the process of transferring heat of a heat medium to a target object.

본 발명의 다른 목적은 냉매나 고온의 열매체 중 어느 것이든 순환시킬 수 있어 냉장고 또는 온장고로 필요에 따라 사용할 수 있는 열교환 탱크를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a heat exchange tank capable of circulating either a refrigerant or a high temperature heat medium, which can be used as needed in a refrigerator or a refrigerator.

본 발명의 다른 목적은 열매체와 대상용기 사이의 열전도 거리를 단축시켜 열전달 효율을 증대시킨 열교환 탱크를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a heat exchange tank in which the heat transfer distance between the heat medium and the target container is shortened to increase heat transfer efficiency.

본 발명의 또 다른 목적은 열매체와 대상용기의 접촉면적을 증대시켜 열매체의 열을 효율적으로 전달할 수 있는 구조를 갖는 열교환 탱크를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a heat exchange tank having a structure capable of efficiently transferring heat of a heat medium by increasing the contact area between the heat medium and the target container.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.The above and other objects of the present invention can be achieved by the present invention described below.

본 발명에 따른 열교환 탱크는 열매체 순환 용기(10), 상기 열매체 순환 용기(10)의 표면에 형성되어 열매체가 통과하기 위한 관로(11), 및 상기 열매체 순환 용기(10)의 내부에 삽입되어 상기 관로(11) 내부에 열매체 통로(14)를 형성하기 위한 대상 용기(20)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The heat exchange tank according to the present invention is formed on the surface of the heat medium circulation vessel 10, the heat medium circulation vessel 10, and a conduit 11 through which the heat medium passes, and the inside of the heat medium circulation vessel 10. It is characterized by consisting of the target container 20 for forming the heat medium passage 14 in the pipeline (11).

본 발명의 상기 관로(11)의 양 끝단에는 유입구(12) 및 유출구(13)가 각각 형성된다.Inlets 12 and outlets 13 are formed at both ends of the conduit 11 of the present invention, respectively.

본 발명은 상기 열매체 순환 용기(10)와 대상 용기(20)의 사이에 밀착되는 실링 부재(15)를 더 포함하여도 좋다.The present invention may further include a sealing member 15 in close contact between the heat medium circulation container 10 and the target container 20.

본 발명은 상기 열매체 순환 용기(10)의 외부에 단열재(30) 및 이 단열재(30)의 외부에 외부 용기(40)를 더 포함하여도 좋다.The present invention may further include a heat insulating material 30 on the outside of the heat medium circulation container 10 and an outer container 40 on the outside of the heat insulating material 30.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환 탱크는 열매체 순환 용기(10), 상기 열매체 순환 용기(10)의 표면에 형성되어 열매체가 통과하기 위한 관로(11),및 상기 열매체 순환 용기(10)의 외부에 삽입되어 상기 관로(11) 내부에 열매체 통로(14)를 형성하기 위한 대상 용기(20)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the heat exchange tank according to another embodiment of the present invention is formed on the surface of the heat medium circulation container 10, the heat medium circulation container 10, the conduit 11 through which the heat medium passes, and the heat medium circulation container 10 Is inserted into the outside of the conduit 11 is characterized in that it consists of a target container 20 for forming a heat medium passage (14).

본 발명은 열매체의 열을 대상 물체로 전달하는 과정에서 열손실이 보다 적고 열전도 효율이 좋으며, 냉장고 또는 온장고로도 사용할 수 있는 열교환 탱크를 제공하는 발명의 효과를 갖는다.The present invention has the effect of providing a heat exchange tank with less heat loss and better heat conduction efficiency in the process of transferring the heat of the heat medium to the target object, which can also be used as a refrigerator or a warmer.

이하 본 발명의 내용을 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 열교환 탱크의 구조를 나타낸 분해 사시도이며, 도 4는 결합 사시도이다.Figure 3 is an exploded perspective view showing the structure of the heat exchange tank according to the present invention, Figure 4 is a combined perspective view.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환 탱크는 열매채가 지나갈 수 있는 관로(11)가 열매체 순환 용기(10)의 외부에 형성되어 있다. 바람직하게 상기 관로(11)는 나선형으로 형성한다. 상기 열매체 순환 용기(10)의 내부에는 대상 용기(20)가 밀착 삽입된다.3 and 4, in the heat exchange tank according to the present invention, a conduit 11 through which the fruit can pass is formed outside the heat medium circulation vessel 10. Preferably the conduit 11 is formed spirally. The target container 20 is tightly inserted into the heat medium circulation container 10.

대상 용기(20)는 냉각 또는 가열되기 위한 대상 물체가 담겨지는 용기이다. 따라서 바람직하게 대상 용기(20)는 열전도율이 좋은 금속으로 제작하며, 더 바람직하게는 부식 등을 방지하기 위한 스테인레스 재질이 좋다.The target container 20 is a container in which a target object for cooling or heating is contained. Therefore, preferably, the object container 20 is made of a metal having good thermal conductivity, and more preferably, a stainless material for preventing corrosion and the like.

이와 같이, 대상 용기(20)가 열매체 순환 용기(10) 내부에 밀착되면, 도 4에 도시된 형태가 된다. 관로(11)의 양 끝단에는 열매체가 유입되기 위한 유입구(12) 및 열매체가 유출되기 위한 유출구(13)가 형성된다. 열매체는 유입구(12)로 유입되어 관로(11)를 통해 유출구(13)로 흐르게 된다. 상기 유입구(12) 및 유출구(13)는 순환 펌프(도시되지 않음)에 의하여 순환하도록 구성할 수 있다.In this way, when the object container 20 is in close contact with the inside of the heat medium circulation container 10, the shape shown in FIG. At both ends of the conduit 11, an inlet 12 for introducing the heat medium and an outlet 13 for outflow of the heat medium are formed. The heat medium flows into the inlet 12 and flows through the conduit 11 to the outlet 13. The inlet 12 and the outlet 13 can be configured to circulate by a circulation pump (not shown).

열매체 순환 용기(10)와 대상 용기(20)는 밀착되어 결합되는 것이 중요하다. 열매체의 순환시 순환 경로가 원활하게 형성되어야 하기 때문이다. 따라서, 도 4의 B 부분에 대한 단면도인 도 5에 도시된 바와 같이, 열매체 순환 용기(10)는 대상 용기(20)에 밀착되며, 밀착되는 방식은 압착, 용접 등 다양한 방법을 적용하여도 좋다. 바람직하게는 관로와 관로 사이를 용접함으로써 밀착시킨다. 이와 같이, 열매체 순환 용기(10)와 대상 용기(20)가 밀착되어 있으면, 관로(11)의 내부에 열매체 통로(14)가 형성된다. 이 열매체 통로(14)를 통해 열매체가 순환하는 것이다.It is important that the heat medium circulation vessel 10 and the target vessel 20 are tightly coupled. This is because the circulation path should be smoothly formed during the circulation of the heat medium. Therefore, as shown in FIG. 5, which is a cross-sectional view of the portion B of FIG. 4, the heat medium circulation container 10 is in close contact with the target container 20, and the contacting method may be various methods such as pressing and welding. . Preferably it is in close contact by welding between the pipeline and the pipeline. Thus, when the heat medium circulation container 10 and the target container 20 are in close contact, the heat medium passage 14 is formed inside the conduit 11. The heat medium circulates through this heat medium passage 14.

예를 들어, 대상 용기(20)의 내부에 담겨진 대상 물체가 저온으로 유지해야 하는 식품 등일 경우, 열매체로써 냉매를 열매체 통로(14)로 순환시켜 주면, 냉매 의 저온이 열매체 순환 용기(10)의 관로(11) 내부를 순환하면서, 대상 용기(20)에 전달된다. 따라서, 대상 용기(20)가 소정의 온도로 냉각되는 것이다. 반대로, 대상 물체가 고온으로 유지해야 하는 식품 등일 경우, 고온의 유체를 열매체로 사용하면, 대상 용기(20)의 내부가 소정의 온도로 가열될 수 있다. 아울러, 적당한 온도로 열매체를 순환시켜 주면, 대상 용기(20)의 내부를 소정의 온도로 유지시킬 수도 있다. 한편, 상기 열매체 순환 용기(10)는 열전도율이 좋은 금속으로 제작하며, 더 바람직하게는 부식 등을 방지하기 위한 스테인레스 재질이 좋다.For example, when the object contained in the target container 20 is a food or the like that needs to be kept at a low temperature, if the refrigerant is circulated through the heat medium passage 14 as a heat medium, the low temperature of the coolant may cause It is delivered to the target container 20 while circulating inside the conduit 11. Therefore, the target container 20 is cooled to predetermined temperature. On the contrary, when the object is a food or the like that needs to be kept at a high temperature, when the high temperature fluid is used as the heat medium, the inside of the object container 20 may be heated to a predetermined temperature. In addition, when the heat medium is circulated at an appropriate temperature, the inside of the object container 20 can be maintained at a predetermined temperature. On the other hand, the heat medium circulation container 10 is made of a metal with good thermal conductivity, more preferably a stainless material for preventing corrosion and the like.

이와 같은 열교환 탱크의 구조에 의하면, 열매체 통로(14)를 순환하는 열매체의 열이 대상 용기(20)에 직접 전달됨으로써 열전달 속도 및 효율이 좋으며, 열매체 통로(14)와 대상 용기(20)의 접촉 면적이 종래의 경우보다 훨씬 넓기 때문에 열전달 효율이 높다.According to the structure of such a heat exchange tank, the heat transfer speed and efficiency are good by directly transferring heat of the heat medium circulating through the heat medium passage 14 to the target container 20, and the heat medium passage 14 and the target container 20 come into contact with each other. The heat transfer efficiency is high because the area is much larger than the conventional case.

한편, 본 발명에 따른 열교환 탱크는 바람직하게 대상 용기(20)와 열매체 순환 용기(10)가 스테인레스 재질이기 때문에, 용기의 내외부에 보온 코팅이 가능하다. 종래기술 2의 경우 양은 재질의 용기에 유로를 접착재로 밀봉하기 때문에 보온 코팅이 불가능하다.On the other hand, in the heat exchange tank according to the present invention, since the object container 20 and the heat medium circulation container 10 are preferably made of stainless steel, the heat insulating tank can be thermally coated inside and outside the container. In the case of the prior art 2, the amount of heat insulating coating is impossible because the sealing of the flow path to the container of the material with the adhesive.

도 6은 실링 부재(15)를 사용한 열교환 탱크 구조의 단면을 나타낸 도면이다.6 is a view showing a cross section of the heat exchange tank structure using the sealing member 15.

도 6에 도시된 바와 같이, 열매체 순환 용기(10)와 대상 용기(20) 사이에 실링 부재(15)를 형성함으로써, 열매체 통로(14)를 보다 월활하게 형성할 수도 있다. 실링 부재(15)는 고무 재질의 통상의 O-링 형태일 수도 있으며, 실리콘, 멜라민 수 지, 금속 분말 등 압착 가공이 용이한 물질일 수도 있다.As shown in FIG. 6, by forming the sealing member 15 between the heat medium circulation container 10 and the target container 20, the heat medium passage 14 may be formed more smoothly. Sealing member 15 may be in the form of a conventional O-ring of a rubber material, it may be a material that is easy to crimp, such as silicone, melamine resin, metal powder.

본 발명의 상기 열매체 통로(14)를 통과하는 열매체는 냉동의 경우 냉매 가스 등을 보온 또는 가열의 경우 실리콘 오일이나 물을 사용할 수 있다. 특히 상온 정도의 온도로 보온하는 경우 물을 열매체로 사용하면 비용을 절감할 수도 있다.As the heat medium passing through the heat medium passage 14 of the present invention, the refrigerant gas may be used to insulate the refrigerant gas in the case of refrigeration or in the case of heating or heating. In particular, when warming to about the temperature of the room temperature can be reduced by using water as a heat medium.

도 7은 단열재와 외부 용기를 사용한 열교환 탱크의 분해 사시도이다.7 is an exploded perspective view of a heat exchange tank using a heat insulator and an outer container.

도 7에 도시된 바와 같이, 열매체 순환 용기(10)의 외부에 단열재(30)를 감고 외부 용기(40)를 덮어 사용하여도 좋다. 이는 당업자의 필요에 따라 설계 변경이 가능하다.As shown in FIG. 7, the heat insulating material 30 may be wound around the heat medium circulation container 10 and the outer container 40 may be covered and used. It is possible to change the design according to the needs of those skilled in the art.

이상과 같이 설명한, 본 발명의 구조에서, 상기 관로(11)는 열매체 순환 용기(10)의 내부에 형성되어도 좋다. 이 경우 대상 용기(20)는 열매체 순환 용기(10)의 외부에 밀착 결합되며, 냉각 또는 가열될 대상 물체는 열매체 순환 용기(10)의 내부에 위치하게 된다. 본 발명은 이러한 구조의 열교환 탱크를 포함한다.In the structure of the present invention described above, the conduit 11 may be formed inside the heat medium circulation vessel 10. In this case, the target container 20 is tightly coupled to the outside of the heat medium circulation container 10, and the object to be cooled or heated is positioned inside the heat medium circulation container 10. The present invention includes a heat exchange tank of this structure.

아래 특허청구범위에 기재된 본 발명의 균등 범위의 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.Modifications or variations of the equivalent scope of the present invention as set forth in the claims below may be readily used by those skilled in the art, and all such modifications or changes are considered to be included in the scope of the present invention. have.

도 1은 종래의 열교환 탱크의 구조를 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view showing the structure of a conventional heat exchange tank.

도 2는 도 1의 A 부분에 대한 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of portion A of FIG. 1.

도 3은 본 발명에 따른 열교환 탱크의 구조를 나타낸 분해 사시도이다.3 is an exploded perspective view showing the structure of a heat exchange tank according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 열교환 탱크의 구조를 나타낸 결합 사시도이다.4 is a perspective view showing the structure of the heat exchange tank according to the present invention.

도 5는 도 4의 B 부분에 대한 단면도이다.5 is a cross-sectional view of the portion B of FIG.

도 6은 실링 부재를 사용한 열교환 탱크 구조의 단면을 나타낸 도면이다.6 is a view showing a cross section of a heat exchange tank structure using a sealing member.

도 7은 단열재와 외부 용기를 사용한 열교환 탱크의 분해 사시도이다.7 is an exploded perspective view of a heat exchange tank using a heat insulator and an outer container.

* 도면 부호에 대한 간단한 설명 ** Brief description of the reference numbers *

10: 열매체 순환 용기 11: 관로10: heating medium vessel 11: pipeline

12: 유입구 13: 유출구12: inlet 13: outlet

14: 열매체 통로 15: 실링 부재14: heat medium passage 15: sealing member

20: 대상 용기 30: 단열재20: target container 30: insulation

40: 외부 용기40: outer container

Claims (1)

열매체 순환 용기(10)의 표면에 형성된 관로(11)에 열매체를 순환시키는 단계를 포함하는 열교환 탱크의 열교환 방법Heat exchange method of the heat exchange tank comprising the step of circulating the heat medium in the conduit 11 formed on the surface of the heat medium circulation vessel 10
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20220153258A (en) * 2021-05-11 2022-11-18 한국원자력연구원 High temperature and high pressure gas cooling device for performance verification of heat pipes

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